KVM与FusionCompute简介

KVM概述
一、KVM简介：
1、在开源的虚拟化技术中 KVM是全虚拟化，而Xen同时支持半虚拟化和全虚拟化。
2、KVM是Kernel-based Virtual Machine的简称（基于内核的虚拟机）是一种Ⅱ型全虚拟化
3、kVM 其就是Linux的一个内核模块该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor（虚拟机监视器）
4、KVM自从 Linux 2.6.20 起就作为一模块被包含在yu Linux 内核中

当Linux系统安装了KVM模块后会增加三种运行模式

• ·Guest Mode：此模式主要是指虚拟机，包括虚拟机的 CPU、内存、磁盘等虚拟设 备，该模式被置于一种受限的 CPU 模式下运行； 
• User Mode：用户空间，此模式下运行的主要是 QEMU，它用来为虚拟机模拟执行 I/O 类的操作请求；
• Kernel Mode：内核空间，在此模式下可以真正的操作硬件，当 Guest OS 执行 I/O 类操作或特权指令操作时需要向用户模式提交请求，然后由用户模式再次发起 硬件操作请求给内核模式从而真正操作硬件。

二、KVM工作原理:
在KVM 中，虚拟机被实现为常规的 Linux 进程，由标准 Linux 调度程序进行调度；虚机的每个虚拟 CPU 被实现为一个常规的 Linux 进程。这使得 KMV 能够使用 Linux 内核的已有功能。但是，KVM 本身不执行任何硬件模拟，需要客户空间程序通过 /dev/kvm 接口设置一个客户机虚拟服务器的地址空间，向它提供模拟的 I/O，并将它的视频显示映射回宿主的显示屏。目前这个应用程序是 QEMU

KVM虚拟化 = KVM内核模块 + /dev/kvm + QEMU

 

• kvm.ko内核模块
  KVM 内核模块是 KVM 虚拟机的核心部分，其主要功能是初始化 CPU 硬件，打开虚拟化模 式，然后将 Geust Machine 运行在虚拟机模式下，并对虚拟客户机的运行提供一定的支持。 KVM 内核模块中，实现虚拟化功能的是 kvm.ko，还包括一个和处理器强相关的模块如 kvmintel.ko 或 kvm-amd.ko kvm.ko模块在用户空间可通过系统调用ioctl()与内核中的kvm模块交互，从而完成虚拟机的创建、启动、停止、删除等各种管理功能

• /dev/kvm
  KVM 本身不能实现任何模拟功能，它仅仅是提供了一个/dev/kvm 接口，这个接口可被宿主机用来主要负责 vCPU 的创建、虚拟内存的地址空间分配、vCPU 寄存 器的读写以及 vCPU 的运行 作用：将不同的GuestOS之间的地址隔离，或将GuestOS和HostOS(VMM)之间的地址隔离

• Qemu架构：
  QEMU 原本不是 KVM 的一部分，它是一个通用的开源的使用纯软件来实现的虚拟 化的模拟器，Qemu 是纯软件实现的虚拟化模拟器，几乎可以模拟任何硬件设备，我们最熟悉的就是能够模拟一台能够独立运行操作系统的虚拟机，虚拟机认为自己和硬件打交道，但其实是和 Qemu 模拟出来的硬件打交道，Qemu 将这些指令转译给真正的硬件。KVM 是硬件辅助的虚拟化技术，主要负责 比较繁琐的 CPU 和内存虚拟化，而 Qemu 则负责 I/O 虚拟化，两者合作各自发挥自身的优势，相得益彰QMEU 本身可以模拟 CPU 和内存，在 KVM 中，只使用 QEMU 来模拟 IO 设备，KVM 的开发者将其进行了改造，形成了 QEMU-KVM。。

QEMU 是一个软件实现 I/O 虚拟化的模拟工具，性能较差，有时候一些应用对网卡速率有要求时，就不能再使用 QEMU 了，我们需要引入一个新的技术，它 就是 Virtio，是用了 Virtio

1、 虚拟机中的磁盘设备发起一次 IO 操作请求；
2、 KVM 模块中的 I/O Trap Code（I/O 捕获程序）将这个 IO 操作请求捕获到，进行 相应的处理，然后将处理后的请求放到 I/O 共享页中；
3 、KVM 模块会通知 QEMU，告诉它有新的 I/O 操作请求放到了共享页中；
4 、QEMU 收到通知后，到共享页中获取该 I/O 操作请求的具体信息；
5 、QEMU 对该请求进行模拟，同时根据 I/O 操作请求的信息调用运行在内核态的设备 驱动，去进行真正的 IO 操作；
6 、通过设备驱动去对物理硬件执行真正的 IO 操作；
7 、QEMU 将执行后的结果返回到共享页中，同时通知 KVM 模块已完成了此次的 I/O 操作；
8 、I/O 捕获程序从共享页中将返回的结果读取出来；
9 、I/O 捕获程序将操作结果返回给虚拟机；
10、 虚拟机的将结果返回给发起操作的应用程序。

使用 Virtio 的时候，具体的操作流程如下

1 、第一步也是由虚拟机发起 I/O 操作请求；
2 、第二步的时候和使用默认模型不一样，这个 I/O 操作请求不会经过 I/O 捕获程序， 而是直接以前后端的形式放到环形缓冲区，同时 KVM 模块通知后端驱动； 3 QEMU 到环形缓冲区获取到操作请求的具体信息；
4 、后端驱动直接调用真实的物理设备驱动进行具体的 I/O 操作；
5 、由真实的设备驱动完成此次操作；
6 、QEMU 将完成结果返回到环形缓冲区，并且由 KVM 模块通知前端驱动；
7 、前端驱动从环形缓冲区获取到此次 I/O 操作的结果；
8 、前端驱动将结果返回给具体发起该操作的应用程序。

三、FusionCompute 简介

1)华为FusionSphere虚拟化套件是业界领先的虚拟化解决方案，能够帮助客户带来如下的价值，从而大幅提升数据中心基础设施的效率。

• 帮助客户提升数据中心基础设施的资源利用率
• 帮助客户成倍缩短业务上线周期
• 帮助客户成倍降低数据中心能耗
• 利用虚拟化基础设施的高可用和强恢复能力，实现业务快速自动化故障恢复，降低数据中心成本和增加系统应用的正常运行时间
  2)FusionSphere虚拟化解决方案由服务器虚拟化产品（FusionCompute）、虚拟化管理软件（FusionManager）、备份软件（eBackup ）和容灾软件（UltraVR）组成
  3)FusionCompute：是云操作系统软件，主要负责硬件资源的虚拟化，以及对虚拟资源、业务资源、用户资源的集中管理。它采用虚拟计算、虚拟存储、虚拟网络等技术，完成计算资源、存储资源、网络资源的虚拟化。同时通过统一的接口，对这些虚拟资源进行集中调度和管理，从而降低业务的运行成本，保证系统的安全性和可靠性，协助运营商和企业构筑安全、绿色、节能的云数据中心能力
  FusionCompute产品架构

• CNA英文全称： Compute Node Agent， CNA部署在需要虚拟化的服务器上。

• VRM英文全称： Virtual Resource Management， VRM可以部署成VM或者部署在物理服务器上； VRM对外提供网页操作界面供管理维护人员。

FusionCompute 的架构和 KVM 非常相似，其中 VRM 相当于 KVM 中的管理工具，管理 员和用户可以通过图形化的 Portal 对 FusionCompute 进行管理和使用。它是基于 Linux 操作 系统的，所以我们登录 VRM 后，很多 Linux 的命令可以使用。CNA 相当于 KVM 中 QEMU+KVM 模块，主要提供了虚拟化功能，通常是以集群的方式部 署，将集群内的计算、存储和网络资源虚拟化成资源池供用户使用。同样，CNA 也是基于 Linux 操作系统的